DE897773C

DE897773C - Device for fastening a bolt in a workpiece

Info

Publication number: DE897773C
Application number: DER7712A
Authority: DE
Inventors: Ernst Kreissig; Oskar E Peter
Original assignee: Ringfeder GmbH
Current assignee: Ringfeder GmbH
Priority date: 1950-04-28
Filing date: 1951-11-22
Publication date: 1953-11-23

Description

Einrichtung zur Befestigung eines Bolzens in einem Werkstück Durch (das Patent 842 72-8 ist eigne Einvichtung zur Befestigung eines Bolzens in einem Werkstück geschützt, bei der in einer Bohrung des Werkstückes eine Ringfeder eingeschaltet ist, die bei axialer Verspannung des Bolzens den Ringraum zwischen Bolzen und Werkstück ausfüllt, eine kraftschlüssigeVerbindung zur Aufnahme der auftretenden Kräfte herstellt und eine Sicherung gegen überbeanspruchung bzw. Bruch bedeutet. Die vorliegende Erfindung stellt insofern eine Weiterentwicklung dar, als möglichst viele Spannringe benutzt werden und die Beaufschlagung der Spannfedersäule von der dem gefährlichen Querschnitt der Achse gegenüberliegenden Seite aus erfolgt. Diesem Vorschlag liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die dem Spannmittel zunächst liegenden Ringe einen großen Gleitweg auf den gleitenden Flächen zurückzulegen haben, während die nachfolgenden Ringe infolge der Axialkraftverminderung, die auf sie wirkt, unter ständiger Ab- nahme der radialen Pressungen immer kleinere Reibwege zurücklegen. Der letzte Ring, welcher die feste Anlage gegen Nabe bzw. Wellenbund hat und an der Stelle der höchsten Beanspruchung der Achse angeordnet ist, hat dann nur noch eine geringe radiale Pressung gegen Nabe und Welle und bringt somit keine Gefährdung in diesem Querschnitt mehr mit sich. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung werden die Außen- und Innenrinige,des Spanns(atzes mit feinen Abstufungen im Durchmesiser gefertigt und, so eingebaut, !daß sich eine allmähliche Abnahme der radialen Pressung zum gefährlichen Querschnitt hin ergibt. Das gleiche Ziel läßt sich auch mit einer Änderung der Kegelschräge der Ringe erreichen, da die radiale Pressung im reviproken Verhältnis zur Kegelneigung steht, oder dadurch, daß bei gleichmäßiger Gestaltung des Ringfederspannsatzes Nabenbohrung und Bolzendurchmesser je für sich oder in Gemeinschaft im Sinn einer Entlastung des gefährlichen Querschnitts konisch ausgebildet werden '. Device for fastening a bolt in a workpiece By (patent 842 72-8 is protected by its own device for fastening a bolt in a workpiece, in which an annular spring is switched on in a bore of the workpiece which, when the bolt is axially braced, opens the annular space between the bolts and fills the workpiece, establishes a positive connection to absorb the forces that occur and secures it against overstressing or breakage. The present invention represents a further development in that as many clamping rings as possible are used and the tension spring column is acted upon by the one opposite the dangerous cross-section of the axis This proposal is based on the knowledge that the rings that are initially located on the tensioning means have to cover a large sliding path on the sliding surfaces, while the following rings, as a result of the reduction in the axial force acting on them, are constantly waning As a result of the radial pressures, the friction paths are always smaller. The last ring, which has the firm contact against the hub or shaft collar and is located at the point of greatest stress on the axle, then only has a low radial pressure against the hub and shaft and therefore no longer poses any danger in this cross-section. According to a further idea of the invention, the outer and inner rings of the clamping set are manufactured with fine graduations in the diameter and installed in such a way that there is a gradual decrease in the radial pressure towards the dangerous cross-section. The same goal can also be achieved with A change in the bevel of the cone of the rings, because the radial pressure is in the inverse proportion to the inclination of the cone, or by the fact that with a uniform design of the annular spring clamping set, the hub bore and pin diameter are conical, either individually or collectively, in the sense of relieving the dangerous cross-section '.

Der Erfindungsgedanke findet mit Vorteil Anwendung bei Zahnrädern, Schwungrädern, Schiffspropellern, Radsätzen u. dgl., bei denen hohe Biegungs- und Torsionsmomente aufgenommen werden müssen, so daß die Gefahr eines Bruchs besteht. Aus der Gestaltfestigkeitslehre ist bekannt, daß jede ringförmige Abschnürung eines hochbeanspiruichlten Querschnittes (durch Aufpresis;en# oder Aufschrumpfen eines Körpers wie eine Kerbe wirkt, d. h. durch die Pressung solcher Ringe wird die Dauerfestigkeit im betroffenen Querschnitt stark herabgesetzt. Durch die Erfindung wird diese Dauerbruchgefährdung weitgehend ausgeschaltet, ohne dabei von der an sich bewährten Ringspannung abzugehen.The idea of the invention is advantageously used in gear wheels, flywheels, ship propellers, wheel sets and the like, in which high bending and torsional moments have to be absorbed so that there is a risk of breakage. It is known from the theory of structural strength that every ring-shaped constriction of a highly stressed cross-section (by pressing on or shrinking on a body acts like a notch, i.e. the fatigue strength in the cross-section concerned is greatly reduced by the compression of such rings this risk of fatigue failure is largely eliminated without departing from the ring stress that has been tried and tested per se.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen im Längsschnitt dargestellt.In the drawing, the subject matter of the invention is based on two exemplary embodiments shown in longitudinal section.

Abb. i zeigt ein Schienenrad mit Achse für Innenlagerung des Wagenkastens, Abb.:2 einen fliegend auf der Welle angeordneten Schiffspropeller.Fig. I shows a rail wheel with an axle for internal storage of the car body, Fig.:2 a ship propeller arranged overhung on the shaft.

Es ist bekannt, daß gerade Eisenbahnachsen hohen Dauerbeanspruchungen ausgesetzt sind und ein gegebenenfalls vorkommender Bruch der Achse in dem der Mitte des Wagens zugekehrten Teil der Nabe, und zwar ungefähr 5 bis 6.mm vom Nabenende entfernt eintritt (siehe die strichplinktierte- Linie- n-o in den Abb. i und :2). Der Bruch tritt gerade an dieser Stelle ein, da die Nabe auf die Achse aufgeschrumpft ist und deren Biegungsbeanspruchung hier am größten ist. Wie aus Abb. i ersichtlich ist, wird das Rad a nicht aufgeschrumpft oder aufgepreßt, sondern durch eine Säule von SlyannTingen e, f, g, k m,1,t der Welle b, die beispielsweise als Hohlwelle dargestellt ist, verbunden. Dabei ist an dem nach der Mitte des Wagens zugekehrten Nal>enen.de in der Nabenbohrung ein Kragen c vorgesehen, gegen den sich die Spannringsäule abstützt, während sie von der anderen Seite her durch die Mutter d angezogen und'verspannt wird. Infolgedessen müssen die Spannringe e, f, g, h in axialer Richtung wandern, und zwar die der Mutter d anliegenden Spwmringe um das volle Maß der Verschraubung, während die folgenden Ringe mit wachsendem Abstand von der Mutter d immer kleinere Reibwege aufweisen und der am Kragen c anliegende king überhaupt keinen Weg zurücklegt. In gleicher Weise wie die Reibwege verringern sich auch die radialen Spannkräfte gegen Welle und Nabenbohrung, so daß der am Kragen c anliegende Ring nur eine sehr geringe radiale Pressung erfährt, die für die Dauerbeanspruchung der Achse ohne Bedeutung ist. In &_r 7-eichinunig istder Slyamnun6msäbfia.1,1 durch Pfeile in Verbindung mit strichpunktierten Linien gekennzeichnet.It is known that straight railway axles are exposed to high long-term stresses and that the axle may break in the part of the hub facing the center of the wagon, approximately 5 to 6 mm from the end of the hub (see the dashed line no in Fig. i and: 2). The break occurs precisely at this point, as the hub is shrunk onto the axle and its bending stress is greatest here. As can be seen from Fig. I, the wheel a is not shrunk on or pressed on, but is connected by a column of SlyannTingen e, f, g, k m, 1, t of the shaft b, which is shown for example as a hollow shaft. A collar c is provided in the hub bore on the Nal> enen.de facing towards the center of the car, against which the clamping ring column is supported while it is tightened and tensioned from the other side by the nut d. As a result, the clamping rings e, f, g, h have to move in the axial direction, namely the spwmrings resting on the nut d by the full amount of the screw connection, while the following rings have ever smaller friction paths with increasing distance from the nut d and the one on the collar c adjacent king does not travel at all. In the same way as the friction paths, the radial clamping forces against the shaft and hub bore are also reduced, so that the ring resting on the collar c experiences only a very low radial pressure, which is of no importance for the long-term stress on the axis. In & _r 7-eichinunig the Slyamnun6msäbfia.1,1 is indicated by arrows in connection with dash-dotted lines.

Bei dem in Abb. 2 gezeigten Beispiel der Anwendung der Erfindung auf einen fliegend angeordneten Selhiff;sp-ropdler #st, die Propdlern"abe i durch die Spannfedersäule e, f, g, h mit der Welle k torsionsfest verspannt, indem die Spannfedersäule ,durch eine Mutter 1 zusammengepreßt wird, während sich das entgegengesetzte Ende der Spannfedersäule gegen einen Kragen m abstützt. Da die Beaufschlagung der Spannfedersäule von der dem gefährlichen Querschnitt m-o gegenüberliegenden Seite aus erfolgt und die radialen Spannkräfte nach dem Vorgesagten mithin im Querschnitt n-o am geringsten sind, ist also auch hier der gefährliche Querschnitt von dauerfestigkeitsschädigenden Einflüssen entlastet.In the in Fig example shown in Figure 2 the application of the invention to a cantilevered Selhiff;. Sp-ropdler #ST that Propdlern "abe i by the tension spring column e, f, g, h to the shaft k clamped torsionally by the tension spring column, is pressed together by a nut 1 , while the opposite end of the tension spring column is supported against a collar m. Since the loading of the tension spring column occurs from the side opposite the dangerous cross section mo and the radial clamping forces according to the above are therefore lowest in the cross section no, So here too the dangerous cross-section is relieved of influences that damage fatigue strength.

Die Intensität der radialen Kraftabnahme kann noch dadurch gesteigert werden, daß die Ringdurchmesser der zylindrischen Ringflächen sowohl der Außen- als der Innenringe feine Abstufungen aufweisen'und an der Stelle der höchsten Beanspruchung der Welle am kleinsten gehalten sind. Die gleiche Wirkung kann durch Veränderung der Regelschräge der Ringe herbeigeführt werden. Außer diesen Maßnahmen, die je für sich oder in Kombination angewendet werden können, ist es darüber hinaus möglich, . zur Erreichung einer größeren Intensität der radialen Kraftabnahme die Nabenbohrung und den Wellenstumpf je für sich oder beide konisch auszubilden.The intensity of the radial force decrease can be further increased in that the ring diameter of the cylindrical ring surfaces of both the outer and inner rings have fine gradations and are kept smallest at the point of greatest stress on the shaft. The same effect can be brought about by changing the standard slope of the rings. In addition to these measures, which can be applied individually or in combination, it is also possible. to achieve a greater intensity of the radial force reduction, the hub bore and the stub shaft each have a conical shape for themselves or both.

Um das Eindringen von Seewasser in die Verbindung' zu verhindern, ist bei Abb. 2 zwischen dem Kragen m und dem Nabenende ein Dichtungsring p und in der Spannmutter 1 ein Dichtungsririg r angeordnet, womit die Korrosionsanfälligkeit infolge des Potentials zwischen dem Wellenmaterial und dem Ringmaterial verhindert ist. To prevent seawater from penetrating into the connection, a sealing ring p is arranged in Fig. 2 between the collar m and the end of the hub and a sealing ring r is arranged in the clamping nut 1 , which prevents susceptibility to corrosion due to the potential between the shaft material and the ring material is.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for fastening a bolt din edhem workpiece according to Plat # mt 1842 728, - characterized in that a larger number of clamping rings (e, f, g, h) are used and the tension spring column is applied from the side that is at risk of fatigue failure Cross section (no) of the bolt opposite to the shaft or axis (b, k).

2. Device according to claim i, characterized in that the outer and inner rings (e f, g, h) of the clamping set with fine gradations manufactured in diameter and are installed so that an increased waste to take the radial pressure results in the dangerous cross-section. 3. Device according to claims i and: 2, characterized in that the tapered bevel of the clamping rings (e, f, g, h) is designed differently in the sense of a gradual decrease in the radial pressure towards the dangerous cross-section. 4. Device according to claims i to 3, characterized in 'that the hub bore and bolts or the axle or shaft diameter are conical individually or in common in the sense of relieving the dangerous section.